JPH11138265A - 交流パルスマグ溶接方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のパルスマグアーク溶接方法は、シー
ルドガス中の酸化性ガスの混合比を増加させると、溶滴
の離脱が困難となり、スプレー移行が得られにくくなる
ため短絡が生じやすく、スパッタが発生しやすくなる不
具合が生じる。又被溶接部材へのアークによる入熱と移
行した溶滴の保有熱量による入熱とによって、溶融池が
過度な温度上昇を起こして溶融池内の気泡の内圧が上が
り爆発現象が生じることがある。 【解決手段】 ワイヤ先端の発熱量が逆極性期間より
も小となる正極性期間を有する交流パルス電流ＡＣＰと
溶滴の移行回数を交流パルスよりも少なくしアーク長を
短くする直流電流ＤＣＳとを周期的に繰り返してスプレ
ー移行溶接するガスシールド消耗電極パルスアーク溶接
方法及び溶接装置

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被溶接材と消耗電
極（以下、ワイヤという）とに、直流電流とパルス電流
とを周期的に切り換えた交流パルス電流を通電し、不活
性ガスにスプレー移行が維持できる範囲の酸化性ガス又
は酸素を混合したシールドガスを供給して溶接する消耗
電極交流パルスアーク溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】亜鉛メッキ鋼板やアルミメッキ鋼板に代
表される表面処理鋼板は、自動車部品をはじめとして耐
食性を要求される薄板の分野においても採用が拡大され
る傾向にあり、溶接への適用も近年増加している。一般
にこれらの鋼板の溶接は、自動化が容易で、生産性の向
上が期待できる消耗電極式ガスシールドアーク溶接法を
広く用いている。

【０００４】図１は、従来の交流パルスマグアーク溶接
方法により溶融部にブローホールが発生した状態を示す
図である。図２は、従来の交流パルスマグアーク溶接方
法により溶融部が爆発現象を起こしたときの状態を示す
図である。表面処理鋼板の溶接では、例えば、亜鉛メッ
キ鋼板の溶接のように表面にメッキされている亜鉛の沸
点が９０６［℃］で低いために溶接時の熱によって溶融
した亜鉛が簡単に気化し、溶融池の中で気泡となって図
１に示すようなブローホールが形成されやすく又、図２
に示すような溶融池中の気泡の内圧が上昇して溶融池の
爆発現象を生じ溶け落ち、穴あき等の現象が生じる。
又、亜鉛が蒸発してアーク雰囲気を乱すためにアークが
不安定となり、短絡が生じてスパッタが発生する。

【０００６】（従来技術１）従来技術１は、特開平２−
３７９７５に開示されたアーク溶接方法であって、亜鉛
メッキ鋼板に対してアーク溶接を行う際に、アークを炭
酸ガスと酸素ガスとを含むシールドガスにより大気から
遮断することを特徴とするものである。この方法により
アーク溶接を行うと、シールドガス中に炭酸ガスと酸素
ガスとが存在するため、炭酸ガスも分解して酸素を発生
し、シールドガスは酸化性ガスとしての特性が大にな
る。酸化性ガスの特性が強まると、酸素濃度が高まるた
めに、溶接時に９００［℃］を超えた範囲においてもメ
ッキ層中の亜鉛成分が酸化されてＺｎＯ（昇華点が約１
７２０℃）となる。ＺｎＯの昇華点は１７２０［℃］で
亜鉛よりも高いので、亜鉛の蒸発が抑えられブローホー
ルの発生を防止することができる。

【０００８】（従来技術２）従来技術２は、特開平６−
２８５６４３に開示されたアーク溶接方法であって、シ
ールドガスとして、アルゴンガス又はアルゴンガスに炭
酸ガスを２５％以下の割合で混合したガスを用いて電流
波形のパターン又はワイヤ送給速度によって平均実効電
流を１０［Ｈｚ］乃至５０［Ｈｚ］の周波数で変動さ
せ、これによるアーク力の変動を利用して溶融池を振動
させ、気泡を溶融池から外部に放出させることによって
ブローホールの発生を防止しようとする技術である。図
３は、本発明者等が出願した従来技術（特開平４−３３
３６８）の第１パルス電流群と第２パルス電流群とを周
期的に切り換えたパルスマグ溶接方法を実施する溶接電
流波形を示す図である。図３を用いて従来技術２を具体
的に説明する。図３に示すように、消耗電極を一定のワ
イヤ送給速度で送給し、第１パルス電流群ＰＣ１のピー
ク電流値Ｉp1、ピーク電流通電周期Ｄ１、ピーク電流通
電時間Ｔp1及びベース電流値Ｉb1の４つのパルス条件
を、１パルス１溶滴移行又は複数パルス１溶滴移行する
値に設定しておき、第２パルス電流群ＰＣ２のピーク電
流値Ｉp2、ピーク電流通電周期Ｄ２、ピーク電流通電時
間Ｔp2及びベース電流値Ｉb2の４つのパルス条件の１つ
以上を、１パルス１溶滴移行又は１パルス複数溶滴移行
する範囲に切り換えて、ワイヤ突き出し長を変化させ、
アーク長を周期的に切換えて溶接し、溶接中にワイヤ送
給速度と溶融速度とがアンバランスになってアーク長が
変動したときに、このアーク長の変動を検出して、４つ
のパルス条件のいずれか１つ以上を増減させてアーク長
を復帰させることによって、ブローホールの発生を防止
するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】（従来技術１に対する
課題）従来技術１の溶接方法は、亜鉛メッキ鋼板に対し
てアーク溶接を行う際に、炭酸ガスと酸素ガスとを含む
シールドガスによって酸化性ガスとしての特性が大にな
る。酸化性ガスの特性が強まると、酸素濃度が高まるた
めに、溶接時に９００［℃］を超えた範囲においてもメ
ッキ層中の亜鉛成分が酸化されてＺｎＯ（昇華点が約１
７２０［℃］）となる。ＺｎＯの昇華点は１７２０
［℃］で亜鉛よりも高いので亜鉛の蒸発が抑えられブロ
ーホールの発生を防止することができる。

【００１２】従来技術１の方法では、ブローホールの発
生数を減少させることができる。しかし、シールドガス
の酸化性ガス混合比を機械的性質を劣化させる限度とな
る値までさらに増大してもブローホールを皆無にするこ
とはできない。又、シールドガス中の酸化性ガスの混合
比を増加させると、溶滴の離脱が困難となり、スプレー
移行が得られにくくなるため短絡が生じやすく、スパッ
タが発生しやすくなる不具合が生じる。

【００１４】（従来技術２に対する課題）従来技術２の
溶接方法は、例えば、図３に示すように第１パルス電流
群ＰＣ１及び第２パルス電流群ＰＣ２の各ピーク電流に
同期して溶滴移行をさせながらアーク力を１０［Ｈｚ］
乃至５０［Ｈｚ］の周波数で変化させ、この変化による
アーク力の変動を利用して溶融池を振動させ、溶融池か
ら外部へ気泡の放出を促進させることによってブローホ
ールの発生を防止させることができる。

【００１６】しかし、従来技術２の方法では、第１パル
ス電流群ＰＣ１及び第２パルス電流群ＰＣ２は、いずれ
も溶滴移行させるので、被溶接部材へのアークによる入
熱と移行した溶滴の保有熱量による入熱とによって、溶
融池が過度な温度上昇を起こして溶融池内の気泡の内圧
が上がり爆発現象が生じることがある。又、母材へ投入
される入熱のためにこの溶融池の過大な温度上昇によっ
て溶接継手近傍の亜鉛までも蒸発するために、耐食性が
低下する問題がある。

【００１８】以上の従来技術の課題を基に、本発明が必
要とする要件は次の通りである。 （１）スパッタの発生を防止するために、短絡移行をさ
せないで、不活性ガスにスプレー移行が維持できる範囲
の酸化性ガス又は酸素を混合したシールドガスを供給
し、溶接電流を小にしてもアークの安定性を維持するこ
とができるパルスマグ溶接をする。 （２）板厚が薄い被溶接材であっても溶け落ちが生じな
いようにし、さらに、溶融池の過度な温度上昇を防止す
るために、被溶接材に加わる入熱を少なくする。この被
溶接材に加わる入熱を少なくするために、ワイヤ先端の
発熱量が逆極性期間よりも小となる正極性期間を有する
交流パルス電流を使用する。 （３）ブローホールの原因となる気泡を、溶融池を攪拌
することによって、溶融池から外部へ積極的に放出させ
るために、溶滴の移行回数を小にしてアーク長を小にす
る期間と、溶滴の移行回数を大にしてアーク長を大にす
る期間とを周期的に変化させる。 なお、上記（１）の不活性ガスとしては、アルゴンガ
ス、ヘリウムガス、アルゴンとヘリウムとの混合ガス等
があり、酸化性ガスとしては、炭酸ガス、酸素ガス、炭
酸ガスと酸素ガスとの混合ガス等がある。その代表的な
ガスとしてアルゴンに炭酸ガスを混合したシールドガス
が一般的である。アルゴンガスに混合するシールドガス
は、アークの集中を少なくするために炭酸ガスは多い程
良いが、他方、スプレー移行が維持できる範囲内にする
ためには上限値がある。この上限値は溶接電流値、ワイ
ヤの直径、ワイヤの成分その他の溶接状態によって異な
るが、通常２５％位が限度である。市販の混合ガスは、
アルゴンガス８０％で炭酸ガス２０％である。

【００２０】本発明が必要とする要件を満たすために、
ワイヤ先端の発熱量が逆極性期間よりも小となる正極性
期間を有する交流パルス電流ＡＣＰと溶滴の移行回数を
交流パルスよりも少なくしアーク長を短くする直流電流
ＤＣとを周期的に繰り返してスプレー移行溶接するガス
シールド消耗電極パルスアーク溶接方法及び溶接装置を
提供する。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の不活性ガスにス
プレー移行が維持できる範囲の酸化性ガス又は酸素を混
合したシールドガスを供給して溶接する交流パルス溶接
方法及び溶接装置は、従来技術のいずれの問題点をも解
決して、図６に示すように、ワイヤ先端の発熱量を逆極
性期間よりも小にする正極性期間を有する交流パルス電
流ＡＣＰと溶滴の移行回数を交流パルスよりも少なくし
アーク長を短くする直流電流ＤＣＳとを周期的に繰り返
してスプレー移行溶接する交流パルスマグ溶接方法及び
装置である。

【００２４】請求項１に記載の溶接方法は、被溶接材と
消耗電極とに、直流電流とパルス電流とを周期的に切り
換えた溶接電流を通電し、不活性ガスにスプレー移行が
維持できる範囲の酸化性ガス又は酸素を混合したシール
ドガスを供給して溶接する交流パルスマグ溶接方法にお
いて、消耗電極を予め設定した一定のワイヤ送給速度で
送給し、溶滴を離脱させることができない値で且つ給電
チップに至るバーンバックが発生しない値の正極性直流
電流ＤＣＳと溶滴を離脱させることができる値の交流パ
ルス電流ＡＣＰとを周期的に切り換えてアーク長を変化
させ、スプレー移行溶接する交流パルスマグ溶接方法で
ある。

【００２６】請求項２に記載の溶接方法は、被溶接材と
消耗電極とに、直流電流とパルス電流とを周期的に切り
換えた溶接電流を通電し、不活性ガスにスプレー移行が
維持できる範囲の酸化性ガス又は酸素を混合したシール
ドガスを供給して溶接する交流パルスマグ溶接方法にお
いて、消耗電極を予め設定した一定のワイヤ送給速度で
送給し、正極性直流電流ＤＣＳを溶滴が離脱することが
できない値で且つ給電チップに至るバーンバックが発生
しない範囲の電流値Ｉen に設定しておき、交流パルス
電流ＡＣＰの逆極性期間（Ｄ−Ｔｅｎ）中のピーク電流
値Ｉｐ、ピーク電流通電周期Ｄ、ピーク電流通電時間Ｔ
ｐ及びベース電流値Ｉｂと交流パルス電流の正極性期間
中の正極性電流Ｉpen 及び正極性電流通電時間Ｔpen と
を、正極性直流電流ＤＣＳによって形成された溶融球を
離脱させ、続いて複数パルス１溶滴移行又は１パルス１
溶滴移行となる値に設定して、給電チップ先端４ａと消
耗電極先端１ａ及び１ｂとのワイヤ突き出し長Ｌｎ及び
Ｌｍを変化させて、消耗電極先端と被溶接材表面とのア
ーク長Ｌｒ及びＬｔを周期的に切り換えて通電して、ス
プレー移行溶接する交流パルスマグ溶接方法である。

【００２８】請求項３に記載の溶接装置は、請求項１又
は２の被溶接材が表面処理金属材又は不純物付着金属材
であって、見かけのアーク長を変化させて、溶融池を攪
拌することによって気泡を大気に放出させて、ブローホ
ールの発生を防止した、スプレー移行溶接する交流パル
スマグ溶接方法である。

【００３０】請求項４に記載の溶接装置は、請求項３の
被溶接材が亜鉛メッキ鋼板であって、見かけのアーク長
を変化させて、溶融池を攪拌することによって気泡を大
気に放出させて、ブローホールの発生を防止するととも
に、酸化性ガス又は酸素の熱分解によって発生した酸素
と亜鉛との酸化亜鉛を形成して亜鉛の昇華を抑制して亜
鉛メッキの防錆作用の低下を小にした、スプレー移行溶
接する交流パルスマグ溶接方法である。

【００３２】請求項５に記載の溶接装置は、被溶接材と
消耗電極とに、直流電流とパルス電流とを周期的に切り
換えた溶接電流を通電し、不活性ガスにスプレー移行が
維持できる範囲の酸化性ガス又は酸素を混合したシール
ドガスを供給して溶接する交流パルスマグ溶接方法にお
いて、後述する図１６に示すように、消耗電極を予め設
定した一定のワイヤ送給速度で送給するワイヤ送給制御
回路ＷＣと、正極性電流を設定する正極性電流設定信号
Ｉpen 及び正極性電流通電時間を設定する正極性電流通
電時間設定信号Ｔpen から定まる正極性パルス電流ＩＰ
Ｓとピーク電流を設定するピーク電流設定信号Ｉｐ及び
ピーク電流通電時間を設定するピーク電流幅設定信号Ｔ
ｐ及びベース電流を設定するベース電流設定信号Ｉｂか
ら定まる逆極性パルス電流ＩＰＲとを繰り返すピーク電
流通電周期Ｄを制御するパルス周波数制御信号Ｖｆを出
力するパルス周波数制御回路ＶＦと、正極性直流電流通
電期間Ｔ２と交流パルス電流通電期間Ｔ１とを切り換え
る通電期間切換信号Ｈｌを出力する通電期間切換信号発
生回路ＨＬと、正極性パルス電流ＩＰＳと逆極性パルス
電流ＩＰＲとをパルス周波数制御信号Ｖｆで定まる周波
数で繰り返す交流パルス電流ＡＣＰと正極性直流電流設
定信号Ｉen で定まる正極性電流ＤＣＳとを通電期間切
換信号Ｈｌによって周期的に切り換える直流電流・交流
パルス切換回路ＳＷ３とから成るスプレー移行用交流パ
ルスマグ溶接装置である。

【００３４】請求項６に記載の溶接装置は、被溶接材と
消耗電極とに、直流電流とパルス電流とを周期的に切り
換えた溶接電流を通電し、不活性ガスにスプレー移行が
維持できる範囲の酸化性ガス又は酸素を混合したシール
ドガスを供給して溶接する交流パルスマグ溶接方法にお
いて、消耗電極を予め設定した一定のワイヤ送給速度で
送給するワイヤ送給制御回路ＷＣと、正極性電流を設定
する正極性電流設定信号Ｉpen 及び正極性電流通電時間
を設定する正極性電流通電時間設定信号Ｔpen から定ま
る正極性パルス電流とピーク電流を設定するピーク電流
設定信号Ｉｐ及びピーク電流通電時間を制御するピーク
電流幅制御信号Ｖｐ及びベース電流を設定するベース電
流設定信号Ｉｂから定まる逆極性パルス電流とを繰り返
すピーク電流通電周期Ｄを設定してパルス周波数設定信
号Ｆｐを出力するパルス周波数設定回路ＦＰと、正極性
直流電流通電期間Ｔ２と交流パルス電流通電期間Ｔ１と
を切り換える通電期間切換信号Ｈｌを出力する通電期間
切換信号発生回路ＨＬと、正極性パルス電流と逆極性パ
ルス電流とをパルス周波数設定信号Ｆｐで設定した周波
数で繰り返す交流パルス電流ＡＣＰと正極性直流電流設
定信号Ｉen で定まる正極性直流電流ＤＣＳとを通電期
間切換信号Ｈｌによって周期的に切り換える直流電流・
交流パルス切換回路ＳＷ３とから成るスプレー移行用交
流パルスマグ溶接装置である。

【００３６】請求項７に記載の溶接装置は、被溶接材と
消耗電極とに、直流電流とパルス電流とを周期的に切り
換えた溶接電流を通電し、不活性ガスにスプレー移行が
維持できる範囲の酸化性ガス又は酸素を混合したシール
ドガスを供給して溶接する交流パルスマグ溶接方法にお
いて、後述する図１６に示すように、消耗電極を予め設
定した一定のワイヤ送給速度で送給するワイヤ送給制御
回路ＷＣと、アーク電圧を設定するアーク電圧設定信号
Ｖｓを出力するアーク電圧設定回路ＶＳと、アーク電圧
設定信号Ｖｓとアーク電圧検出信号Ｖｄとを入力してそ
の差のアーク電圧制御信号Ｃm2 を出力するアーク電圧
比較回路ＣＭ２と、ピーク電流通電時間を設定してピー
ク電流幅設定信号Ｔｐを出力するピーク電流幅設定回路
ＴＰと、正極性電流通電時間を設定する正極性電流通電
時間設定信号Ｔpen を出力する正極性電流通電時間設定
回路ＴＰＥＮと、正極性電流を設定する正極性電流設定
信号Ｉpen を出力する正極性電流設定回路ＩＰＥＮと、
ベース電流を設定するベース電流設定信号Ｉｂを出力す
るベース電流設定回路ＩＢと、ピーク電流を設定するピ
ーク電流設定信号Ｉｐを出力するピーク電流設定回路Ｉ
Ｐと、アーク電圧制御信号Ｃm2 に対応して、正極性電
流設定信号Ｉpen 及び正極性電流通電時間設定信号Ｔpe
n から定まる正極性パルス電流とピーク電流設定信号Ｉ
ｐ及びベース電流設定信号Ｉｂから定まる逆極性パルス
電流とを繰り返すピーク電流通電周期Ｄを制御するパル
ス周波数制御信号Ｖｆを出力するパルス周波数制御回路
ＶＦと、正極性直流電流通電期間Ｔ２と交流パルス電流
通電期間Ｔ１とを切り換える通電期間切換信号Ｈｌを出
力する通電期間切換信号発生回路ＨＬと、正極性パルス
電流と逆極性パルス電流とをパルス周波数制御信号Ｖｆ
で定まる周波数で繰り返す交流パルス電流ＡＣＰと正極
性直流電流設定信号Ｉen で定まる正極性直流電流ＤＣ
Ｓとを通電期間切換信号Ｈｌによって周期的に切り換え
る直流電流・交流パルス切換回路ＳＷ３とから成るスプ
レー移行用交流パルスマグ溶接装置である。

【００３８】請求項８に記載の溶接装置は、被溶接材と
消耗電極とに、直流電流とパルス電流とを周期的に切り
換えた溶接電流を通電し、不活性ガスにスプレー移行が
維持できる範囲の酸化性ガス又は酸素を混合したシール
ドガスを供給して溶接する交流パルスマグ溶接方法にお
いて、消耗電極を予め設定した一定のワイヤ送給速度で
送給するワイヤ送給制御回路ＷＣと、アーク電圧を設定
するアーク電圧設定信号Ｖｓを出力するアーク電圧設定
回路ＶＳと、アーク電圧設定信号Ｖｓとアーク電圧検出
信号Ｖｄとを入力してその差のアーク電圧制御信号Ｃm2
を出力するアーク電圧比較回路ＣＭ２と、アーク電圧
制御信号Ｃm2 に対応して、ピーク電流通電時間を制御
するピーク電流幅制御信号Ｖｐを出力するピーク電流幅
制御回路ＶＰと、正極性電流を設定する正極性電流設定
信号Ｉpen を出力する正極性電流設定回路ＩＰＥＮと、
ベース電流を設定するベース電流設定信号Ｉｂを出力す
るベース電流設定回路ＩＢと、ピーク電流を設定するピ
ーク電流設定信号Ｉｐを出力するピーク電流設定回路Ｉ
Ｐと、正極性電流を設定する正極性電流設定信号Ｉpen
及び正極性電流通電時間を設定する正極性電流通電時間
設定信号Ｔpen から定まる正極性パルス電流とピーク電
流を設定するピーク電流設定信号Ｉｐ及びピーク電流幅
制御信号Ｖｐ及びベース電流を設定するベース電流設定
信号Ｉｂから定まる逆極性パルス電流とを繰り返すピー
ク電流通電周期を設定してパルス周波数設定信号Ｆｐを
出力するパルス周波数設定回路ＦＰと、正極性直流電流
通電期間Ｔ２と交流パルス電流通電期間Ｔ１とを切り換
える通電期間切換信号Ｈｌを出力する通電期間切換信号
発生回路ＨＬと、正極性パルス電流と逆極性パルス電流
とをパルス周波数設定信号Ｆｐで設定した周波数で繰り
返す交流パルス電流ＡＣＰと正極性直流電流設定信号Ｉ
en で定まる正極性直流電流とを通電期間切換信号Ｈｌ
によって周期的に切り換える直流電流・交流パルス切換
回路ＳＷ３とから成るスプレー移行用交流パルスマグ溶
接装置である。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図４乃至図１０を参照し
て、本発明の交流パルスマグ溶接方法についての作用を
説明する。

【００４２】（図４の説明）図４は、本発明の溶接方法
において、見かけのアーク長Ｌｒ又はＬｔを変化させた
ときのアーク３の広がりの変化を示す説明図である。同
図において、アーク３は、給電チップ４の給電チップ先
端４ａから送給される消耗電極１のワイヤ先端１ａ又は
１ｂと被溶接材２との間に広がっている。

【００４４】実際のアーク長Ｌ１１又はＬ１２は、ワイ
ヤ先端１ａと被溶接材２の表面との最短距離である見か
けのアーク長Ｌｒ又はＬｔよりも大になる。ワイヤの突
き出し長がＬｎのとき、見かけのアーク長はＬｒである
が、実際のアーク長は最大Ｌ２１まで長くなり、次に、
ワイヤ突き出し長がＬｍになると、見かけのアーク長は
Ｌｔであって、実際のアーク長はＬ１１になる。このよ
うに、見かけのアーク長をＬｒとＬｔとの間で周期的に
変化させることによって、溶融池の大きさを直接的に変
化させて溶融池内を撹拌させることができる。なお、図
４において、第１の溶接条件設定値と第２の溶接条件設
定値とのワイヤ突き出し長の変化値又は見かけのアーク
長の変化値ＬｅはＬｅ＝Ｌｒ−Ｌｔ＝Ｌｍ−Ｌｎとな
る。

【００４６】（図５の説明）図５（Ａ）乃至（Ｄ）は、
図４で説明したように見かけのアーク長を変化させて本
発明の溶接方法によってブローホールの発生を防止する
説明図である。同図（Ａ）及び（Ｂ）は、見かけのアー
ク長がＬｒのとき、すなわち同図（Ｃ）及び（Ｄ）の見
かけのアーク長Ｌｔよりも大のときの説明図である。
又、同図（Ａ）及び（Ｃ）において、符号ＷＬで示す方
向が溶接方向であり、同図（Ｂ）及び（Ｄ）において
は、紙面と直角方向が溶接方向ＷＬとなる。同図（Ａ）
乃至（Ｄ）において、１は消耗電極、１ａは消耗電極先
端、１ｄは溶滴、２は被溶接材、２ｂは溶融池、２ｅは
溶接ビード、３はアーク、５はシールドガスノズル、７
が気泡、ＺｎがＺｎ蒸気である。

【００４８】同図（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、見か
けのアーク長Ｌｒが大のときは、被溶接材２及び消耗電
極先端の溶融が促進されて溶融池２ｂが拡大する。この
２ｂには、気泡７が生成して溶融池２ｂ内に広がる。次
に、同図（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、見かけのアー
ク長Ｌｔが同図（Ａ）及び（Ｂ）よりも小になると、被
溶接材２の新たな溶融が抑制され、消耗電極１の溶融速
度も低下するので新たな気泡７の生成が抑制されると共
に、溶融池２ｂが振動又は撹拌し、気泡７が溶融池表面
から亜鉛蒸気Ｚｎとして放出される。その結果、同図
（Ｃ）に示すように、溶融池表面からの亜鉛蒸気Ｚｎに
続いて溶接方向ＷＬの後端の溶融池２ｂが凝固して溶融
金属となり溶接ビード２ｅを形成する。この溶接ビード
２ｅは、上述した理由によって、ブローホールを含んで
いない。

【００５０】（図６の説明）図６（Ａ）及び（Ｂ）は、
本発明の交流パルスマグ溶接方法に適用する正極性パル
ス電流ＩＰＳと逆極性パルス電流ＩＰＲとから成る交流
パルス電流ＡＣＰと正極性直流電流ＤＣＳとを切換周期
（Ｔ１＋Ｔ２）で切り換えて通電する溶接電流の説明図
である。同図（Ａ）及び（Ｂ）において、正極性直流電
流ＤＣＳを溶滴が離脱することができない電流値に設定
しておき、交流パルス電流ＡＣＰのベース電流値Ｉｂ、
ピーク電流値Ｉｐ、ピーク電流通電周期Ｄ及びピーク電
流通電時間Ｔｐを各ピーク電流に同期してワイヤ先端か
ら溶滴が移行する値に設定する。

【００５２】図６（Ａ）は、交流パルス電流ＡＣＰと正
極性直流電流ＤＣＳとを、切換周期Ｔ１＋Ｔ２で切換え
て通電する溶接電流である。交流パルス電流ＡＣＰは、
ピーク電流値Ｉｐでピーク電流通電時間Ｔｐのピーク電
流Ｐ、Ｐ、…Ｐを、ピーク電流通電周期Ｄで交流パルス
電流通電期間Ｔ１だけ繰り返す。正極性直流電流ＤＣＳ
は、電流値Ｉen の正極性電流通電期間Ｔ２だけ通電す
る。上記の交流パルス通電期間Ｔ１及び正極性直流電流
通電期間Ｔ２は、図６（Ｂ）に示すように、切換周期Ｔ
１＋Ｔ２，例えば１［Ｈｚ］から３０［Ｈｚ］までの周
波数で切換える。このときの交流パルス電流ＡＣＰのピ
ーク電流値Ｉｐ及びピーク電流通電時間Ｔｐは、いずれ
も後述する図７で示される範囲内で設定される。

【００５４】（図７の説明）図７は、直径１．２［ｍ
ｍ］の軟鋼ワイヤ（ＪＩＳ、ＹＧＷ−１２相当）及びア
ルゴンガス８０％と炭酸ガス２０％とを混合したシール
ドガスを用いて、溶接電流平均値１５０［Ａ］でアーク
長を３［ｍｍ］にした交流マグアーク溶接において、正
極性電流値Ｉpen を５０［Ａ］とし、正極性期間の通電
時間Ｔpen を２［ｍｓ］としたときのピーク電流通電時
間Ｔｐ［ｍｓ］（横軸）とピーク電流値Ｉｐ［Ａ］（縦
軸）との関係において、ピーク電流に同期して溶滴が移
行する範囲を示した図である。同図において、１パルス
１溶滴移行の範囲は、図面内の斜線で示した１Ｐ１Ｄで
示す範囲内である。

【００５６】図７において、１パルス１溶滴移行の範囲
１Ｐ１Ｄよりもピーク電流値Ｉｐ又はピーク電流通電時
間Ｔｐ又はその両者を減少させると、複数のピーク電流
の内、１つのピーク電流と溶滴移行とが同期する複数パ
ルス１溶滴移行の状態が発生している。この複数パルス
１溶滴移行範囲ｎＰ１Ｄにおいては、スパッタの発生が
無いので１パルス１溶滴移行範囲１Ｐ１Ｄと同様に実用
範囲である。

【００５８】上記に対して、ピーク電流値Ｉｐ又はピー
ク電流通電時間Ｔｐ又はその両者を複数パルス１溶滴移
行範囲ｎＰ１Ｄよりも減少させると、短絡が発生し始
め、ピーク電流値Ｉｐと溶滴移行とが同期しなくなり、
短絡によってスパッタが発生する。したがって、この短
絡移行範囲ＤＰＲは、短絡からアークへ遷移した際に溶
融池内に巻き込まれた亜鉛蒸気の爆発を誘引しやすく実
用に適さない。

【００６０】次に、図７において、ピーク電流値Ｉｐ及
びピーク電流通電時間Ｔｐを、同図の斜線の１パルス１
溶滴移行１Ｐ１Ｄの範囲よりも増加させてアーク長を長
くすると、ある時点のピーク電流と次のピーク電流とを
繰り返すピーク電流通電周期Ｄの間に、複数の溶滴が移
行する。これらの溶滴移行は、ピーク電流に同期する１
パルス複数溶滴移行範囲１ＰｎＤとなる。

【００６２】この範囲よりもさらに、ピーク電流値Ｉｐ
及びピーク電流通電時間Ｔｐが大になると、ワイヤ先端
の溶融金属が糸状に細くのびて、溶滴移行がピーク電流
の通電時間と同期しないストリーミング移行範囲ＳＴＲ
となる。この範囲ＳＴＲにおいては、ワイヤ突き出し長
の変動又はワイヤ送給速度の変動に対してアーク長が即
時に追従することができないために、短絡が発生してス
パッタが発生する。

【００６４】（図８の説明）図８は、直径１．２［ｍ
ｍ］の軟鋼ワイヤ（ＪＩＳ、ＹＧＷ−１２相当）及びア
ルゴンガス８０％と炭酸ガス２０％とを混合したシール
ドガスを用いて、溶接電流平均値１５０［Ａ］でアーク
長を３［ｍｍ］にして交流マグアーク溶接をしたとき、
図７から得られた１Ｐ１Ｄ範囲内のピーク電流値Ｉｐ＝
４２０［Ａ］、ピーク電流通電時間Ｔｐ＝１．２［ｍ
ｓ］としたとき、正極性電流通電時間Ｔpen ［ｍｓ］
（横軸）と正極性電流値Ｉpen ［Ａ］（縦軸）との関係
において、ピーク電流に同期して溶滴が移行する範囲を
示す図である。

【００６６】同図において、ピーク電流値Ｉｐ＝４２０
［Ａ］、ピーク電流通電時間Ｔｐ＝１．２［ｍｓ］とし
たとき、正極性電流値Ｉpen ［Ａ］が２００［Ａ］以下
で、正極性電流値Ｉpen ［Ａ］が１０［ｍｓ］以下の範
囲内が、ピーク電流Ｉｐに同期して溶滴が移行する。正
極性電流値Ｉpen ［Ａ］が２００［Ａ］を越えると、溶
滴移行がピーク電流に同期して移行しなくなり正極性電
流値Ｉpen が１０［Ａ］未満になるとアークが不安定に
なる。また正極性電流通電時間Ｔpen が１０［ｍｓ］を
越えると、アークの発生点（陰極点）がワイヤ先端から
はい上がり、給電チップに近づく。この状態で逆極性の
ピーク電流Ｉｐに切り換え、溶滴を離脱させると、アー
クが給電チップにさらに近づき、バーンバック（アーク
の燃え上がりによって給電チップが溶着する現象）が発
生しやすくなる。正極性電流通電時間Ｔpen が０．５
［ｍｓ］未満になると、ワイヤ先端の発熱量を減少させ
ることができなくなり被溶接材に加わる入熱を少なくす
る効果が得られなくなる。

【００６８】（図９の説明）図９は、切換周波数Ｆが
０．５乃至３０［Ｈｚ］の範囲でワイヤ送給速度とワイ
ヤ溶融速度とがバランスして、溶滴移行を伴わないでア
ークが安定する範囲を示した正極性直流電流適正範囲図
である。同図において、縦軸は正極性直流電流値Ｉen
を示し、横軸は切換周波数Ｆを示し、同図の適正範囲を
算出した溶接条件は、図６（Ａ）に示す溶接電流波形の
交流パルスＡＣＰにおいてピーク電流値Ｉｐ＝４２０
［Ａ］、ピーク電流通電時間Ｔｐ＝１．２［ｍｓ］、ベ
ース電流値Ｉｂ＝３０［Ａ］、ピーク電流通電周期Ｄは
約１００［Ｈｚ］、正極性電流値Ｉpen ＝５０［Ａ］、
正極性電流通電時間Ｔpen ＝２．０［ｍｓ］である。次
に、同図の適正範囲を定めた理由は次の通りである。 （１）切換周波数Ｆが０．５乃至２０［Ｈｚ］のとき
は、Ｆ＝０．５［Ｈｚ］で正極性直流電流値Ｉen＝５０
［Ａ］の点Ａと、Ｆ＝１０［Ｈｚ］で正極性直流電流値
Ｉen＝１００［Ａ］の点Ｂと、Ｆ＝２０［Ｈｚ］で正極
性直流電流値Ｉen＝２００［Ａ］の点Ｃとを結んだ線よ
りも上方になると、正極性直流電流通電期間Ｔ２の期間
で肥大した溶融球が自重によって落下したり、ワイヤか
ら離脱しないまま被溶接材短絡して良好な溶接結果が得
られない。 （２）切換周波数Ｆが２０乃至３０［Ｈｚ］のときは、
正極性直流電流値Ｉenが２００［Ａ］を越えると正極性
直流電流通電期間Ｔ２の間にアークがワイヤ先端から上
方にはい上がり、給電チップまで達するとバーンバック
が生じる。このバーンバックは、正極性直流電流値Ｉen
が大になるほど生じやすく、又切換周波数Ｆが小さくな
るほど生じやすくなる。 （３）切換周波数Ｆが３０［Ｈｚ］を越えると、後述す
る図１３に示すように、ブローホール数ＢＮ［個／ｍ
ｍ］が増大する。 （４）正極性直流電流値Ｉenが１０［Ａ］未満になる
と、正極性直流電流通電期間Ｔ２の期間にアークを安定
に維持することができなくなる。

【００７０】（図１０の説明）図１０（Ａ）及び（Ｂ）
は、それぞれ本発明の溶接方法の溶接電流波形を示す図
及び溶滴移行の時間的経過を示す図である。図１０
（Ａ）は図６（Ａ）と同じ関係図であって、交流パルス
電流通電期間Ｔ１のピーク電流値Ｉｐ、ピーク電流通電
時間Ｔｐ、正極性電流値Ｉpen 、正極性電流通電時間Ｔ
pen 及びピーク電流通電周期Ｄ及び正極性直流電流値Ｉ
en 及び正極性直流電流通電期間Ｔ２を示す。図１０
（Ｂ）は、交流パルス電流ＡＣＰ及び正極性直流電流Ｄ
ＣＳの時間経過の各位置ｔ１乃至ｔ１０と消耗電極の先
端から被溶接材に移行する溶滴移行状態との関係を示
す。

【００７２】同図（Ａ）及び（Ｂ）のｔ１点からｔ５点
までに対応して、消耗電極の先端が溶融し溶融球が形成
され、溶滴が電極から離脱して被溶接材に移行すること
によって、交流パルス電流通電期間Ｔ１の各ピーク電流
ごとに溶滴移行が行われる。次に、正極性直流電流通電
期間Ｔ２は、ワイヤ送給速度とワイヤ溶融量とがバラン
スするが溶滴が移行しない電流値であるので、ワイヤ先
端の溶融球はｔ６乃至ｔ８に示すように、時間の経過と
共に大きく成長し、ワイヤ先端から被溶接材との間の見
かけのアーク長に相当する距離は、交流パルス通電期間
Ｔ１の見かけのアーク長よりも短くなる。

【００７４】さらに、正極性直流通電期間Ｔ２から交流
パルス電流通電期間Ｔ１に切り換わると、時間ｔ９で示
したように、正極性直流電流通電期間Ｔ２に成長した溶
融球は、ピーク電流Ｐで発生した電磁ピンチ力によって
ワイヤ先端上方の溶融球の付け根である非溶融ワイヤ部
との境界でくびれを発生し、ワイヤ先端から離脱して時
間ｔ１０に示すように溶滴が移行する。この作用は、前
述した図８に示すように、溶滴移行前の溶融球の大きさ
とは無関係であって、ワイヤ径とワイヤ材質によって、
ピーク電流に同期した溶滴移行を形成するピーク電流値
Ｉｐとピーク電流通電時間Ｔｐとから定まる。

【００７６】したがって、本発明の溶接方法において、
正極性直流電流通電期間Ｔ２は、溶滴移行をさせない
で、短いアーク長のアーク入熱によって被溶接材を溶融
し、アーク長が長くなる交流パルス電流通電期間Ｔ１
は、正極性電流Ｉpen によって形成される溶滴の保有熱
量を少なくして溶滴移行をさせ、被溶接材へ投入される
入熱を低くしながら周期的にアーク長及びワイヤ溶着量
を切換える。

【００７８】

【実施例】（実施例１…図１１の説明）図１１は、前述
した図７（Ａ）に示す交流パルス電流波形を通電して、
溶融池振幅ＰＷ［ｍｍ］（横軸）と溶接長５０［ｍｍ］
の間に発生したブローホール数ＢＮ［個／ｍｍ］（縦
軸）との関係を示す図である。同図において、溶融池振
幅ＰＷは０．５［ｍｍ］以下になると、ブローホール数
が急激に増加しているので、溶融池振幅ＰＷは０．５
［ｍｍ］以上であることが必要である。この図１１の関
係を測定したときの溶接条件は直径１．２［ｍｍ］の軟
鋼ワイヤ（ＪＩＳ規格、ＹＧＷ−１２相当）を使用し、
アルゴンガス８０％と炭酸ガス２０％とを混合したガス
をシールドガス中で、本発明の溶接方法によって溶接し
ている。

【００８０】このとき、図６（Ａ）に示す溶接電流波形
ピーク電流値Ｉｐ＝４２０［Ａ］、ピーク電流通電時間
Ｔｐ＝１．２［ｍｓ］、ベース電流値Ｉｐ＝３０
［Ａ］、ピーク電流通電周期Ｄは約１００［Ｈｚ］、正
極性電流のピーク電流値Ｉpen ＝５０［Ａ］、正極性電
流通電時間Ｔen ＝２．０［ｍｓ］の交流パルス電流Ａ
ＣＰと正極性直流電流の電流値Ｉpen ＝５０［Ａ］の正
極性直流電流ＤＣＳを切換周波数５［Ｈｚ］で周期的に
切り換えており、溶接電流の平均値Ｉａは１２０［Ａ］
である。又、この溶接電流を通電したときの交流パルス
電流値Ｖac は２０．５［Ｖ］で正極性直流電圧値Ｖdc
は１５．０［Ｖ］であり、見かけのアーク長変化値Ｌｅ
は２［ｍｍ］である。

【００８２】（実施例２…図１２の説明）図１２は、図
６（Ａ）に示す波形の溶接電流を通電して、切換周波数
Ｆ［Ｈｚ］（横軸）と溶融池振幅ＰＷ［ｍｍ］（縦軸）
との関係を示す図である。図１１で示したように、ブロ
ーホール数ＢＮ［個／ｍｍ］が小となる０．５［ｍｍ］
以上の溶融池振幅ＰＷを得るためには、同図に示すよう
に、切換周波数Ｆが３０［Ｈｚ］以下であることが必要
である。

【００８４】（実施例３…図１３の説明）図１３は、図
１１と同一溶接条件で溶接したときの切換周波数Ｆ［Ｈ
ｚ］（横軸）と溶接長５０［ｍｍ］の間に発生したブロ
ーホール数ＢＮ［個／ｍｍ］（縦軸）との関係を示す図
である。同図に示すように、切換周波数０．５［Ｈｚ］
未満及び３０［Ｈｚ］を超えると、ブローホール数が急
激に増加するので、切換周波数Ｆが０．５乃至３０［Ｈ
ｚ］であることが必要である。

【００８６】この切換周波数が０．５［Ｈｚ］未満にな
ると溶融池を振動させることができなくなり、逆に切換
周波数Ｆが３０［Ｈｚ］を超えると、消耗電極先端にお
ける突き出し長の溶融長さの変化が、切換周波数Ｆに追
従できなくなる。

【００８８】（実施例４…図１４の説明）図１４は、板
厚１．６［ｍｍ］の亜鉛メッキ鋼板（亜鉛目付量：４５
ｇ／ｍ²）の重ね継手溶接において、直径１．２［ｍ
ｍ］の軟鋼ワイヤ（ＪＩＳ規格、ＹＧＷ−１２相当）を
使用し、アルゴンガス８０％と炭酸ガス２０％とを混合
したガスをシールドガス中で、溶接したとき、溶接長５
０［ｍｍ］の間に発生したブローホール数ＢＮ［個／５
０ｍｍ］（縦軸）と見かけのアーク長の変化値Ｌｅ［ｍ
ｍ］（横軸）との関係を示す。このときの溶接電流の平
均値Ｉａは１２０［Ａ］で、アーク電圧の平均値Ｖａは
１８［Ｖ］で、切換周波数Ｆは０．５乃至３［Ｈｚ］で
ある。

【００９０】同図から、見かけのアーク長の変化値Ｌｅ
が５［ｍｍ］を超えると、ブローホール数が急激に増加
する。その理由は、市販の溶接用ガスシールドノズル５
を用いた場合、短絡が生じないように、見かけのアーク
長を短い３［ｍｍ］に設定したとき、見かけのアーク長
の変化値Ｌｅが５［ｍｍ］を超えるとアーク長が８［ｍ
ｍ］を超える。このとき、アークが発生している消耗電
極先端１ａがガスシールドノズル５の付近まで達するた
めに、シールドガス雰囲気を乱すことになり、ブローホ
ールが発生する。したがって、見かけのアーク長の変化
値Ｌｅは５［ｍｍ］以下にすることが適正である。

【００９２】（実施例４…図１５の説明）図１５は、溶
融池の振幅が０．５［ｍｍ］以上得られる切換周波数Ｆ
［Ｈｚ］（横軸）と見かけのアーク長の変化値Ｌｅ［ｍ
ｍ］（縦軸）との関係を示す。

【００９４】同図において、切換周波数Ｆ＝０．５［Ｈ
ｚ］のときは見かけのアーク長の変化値Ｌｅ＝０．５
［ｍｍ］以上が必要であり、Ｆ＝１０［Ｈｚ］のときＬ
ｅ＝１［ｍｍ］以上が必要であり、Ｆ＝３０［Ｈｚ］の
ときＬｅ＝２［ｍｍ］以上が必要である。すなわち、
０．５［ｍｍ］以上の溶融池振幅ＰＷを得るためには、
曲線よりも上方の範囲内であることが必要である。した
がって、見かけのアーク長の変化値Ｌｅは少なくとも
０．５［ｍｍ］以上が必要であり、又、前述した図１４
からＬｅ＝５［ｍｍ］以下であることが必要であるの
で、本発明のアーク溶接方法においては、切換周波数が
０．５乃至３０［Ｈｚ］であって、この切換周波数の増
大に対応させて、見かけのアーク長の変化値Ｌｅを少な
くとも０．５乃至３［ｍｍ］以上とし、かつ５［ｍｍ］
以下の値とすることが必要である。

【００９８】本発明の交流パルスマグ溶接方法は、被溶
接材が、亜鉛メッキ鋼板、防錆材表面処理鋼板等の表面
処理金属材又は表面に油、錆、粉塵、マーキング等の不
純物が付着した不純物付着金属材の場合に、見かけのア
ーク長を変化させて、溶融池を攪拌することによって気
泡を大気に放出させて、ブローホールの発生を防止する
効果が大である。

【０１００】さらに、本発明の交流パルスマグ溶接方法
は、被溶接材が亜鉛メッキ鋼板である場合に、見かけの
アーク長を変化させて、溶融池を攪拌することによって
気泡を大気に放出させて、ブローホールの発生を防止す
るとともに、酸化性ガス又は酸素の熱分解によって発生
した酸素と亜鉛との酸化亜鉛を形成して亜鉛の昇華を抑
制して亜鉛メッキの防錆作用の低下を小にする効果が大
である。

【０１０２】（装置の実施例１…図１６の説明）図１６
は、図６に示す本発明の溶接方法を実施する溶接装置の
実施例のブロック図であって、アーク電圧を入力してパ
ルス周波数を制御するパルス周波数制御方式の溶接装置
の実施例のブロック図である。図１６において、商用電
源ＡＣを入力として、溶接出力制御回路ＰＳ１及び極性
切換回路ＰＳ２から消耗電極１の給電チップ４と被溶接
材２との間に出力を供給してアークを発生させる。消耗
電極１は、ワイヤ送給モータＷＭにより回転するワイヤ
送給ローラＷＲによって供給される。ワイヤ送給制御回
路ＷＣは、溶接電流設定信号Ｉｍとワイヤ送給モータＷ
Ｍの回転速度を検出するワイヤ送給速度検出回路ＷＤの
送給速度検出信号Ｗｄとを比較するワイヤ送給速度比較
回路ＣＭ１のワイヤ送給速度制御信号Ｃm1 を入力とし
て、ワイヤ送給モータＷＭにワイヤ送給制御信号Ｗｃを
出力する。

【０１０４】アーク電圧設定回路ＶＳは、アーク電圧を
設定する回路であって、アーク電圧設定信号Ｖｓを出力
する。アーク電圧比較回路Ｃm2 はアーク電圧設定信号
Ｖｓとアーク電圧検出回路ＶＤのアーク電圧検出信号Ｖ
ｄとを入力してその差のアーク電圧制御信号Ｃm2 を出
力する。通電期間切換周波数回路ＦＴは、正極性直流電
流通電期間Ｔ２と交流パルス電流通電期間Ｔ１とを切換
える通電期間切換信号Ｈｌの切換周波数を設定する回路
であって、通電期間切換周波数信号Ｆｔを出力する。通
電比率設定回路ＤＴは、正極性直流電流通電期間Ｔ２と
交流パルス電流通電期間Ｔ１との比率を設定する回路で
あって、通電比率設定信号Ｄｔを出力する。通電期間切
換信号発生回路ＨＬは、通電期間切換周波数信号Ｆｔと
通電比率設定信号Ｄｔとを入力して、正極性直流電流通
電期間Ｔ２と交流パルス電流通電期間Ｔ１とを周期的に
切り換えるための通電期間切換信号Ｈｌを出力する。

【０１０６】パルス周波数発生回路ＶＦは、アーク電圧
制御信号Ｃm2 に対応して、パルス周波数制御信号Ｖｆ
を出力する。ピーク電流幅周波数信号発生回路ＤＦ１
は、ピーク電流幅設定信号Ｔｐとパルス周波数制御信号
Ｖｆとからなるピーク電流幅周波数信号Ｄf1 を出力す
る。正極性電流通電時間設定回路ＴＰＥＮは、正極性電
流通電時間を設定する正極性電流通電時間設定信号Ｔpe
n を出力する。正極性電流通電制御信号発生回路ＤＦ２
は、正極性電流通電時間設定信号Ｔpen とピーク電流幅
周波数制御信号Ｄf1 とからなる正極性電流通電制御信
号Ｄf2を出力する。

【０１０８】正極性電流設定回路ＩＰＥＮは、正極性電
流を設定する正極性電流設定信号Ｉpen を出力する。ベ
ース電流設定回路ＩＢは、ベース電流を設定するベース
電流設定信号Ｉｂを出力する。正極性ピーク・ベース切
換回路ＳＷ１は、正極性電流設定信号Ｉpen とベース電
流設定信号Ｉｂとを正極性電流通電制御信号Ｄf2 によ
って切り換えて正極性ピーク・ベース切換信号Sw1 を出
力する。ピーク電流設定回路ＩＰは、ピーク電流を設定
するピーク電流設定信号Ｉｐを出力する。

【０１１０】正逆極性ピーク切換回路ＳＷ２は、逆極性
のピーク電流設定信号Ｉｐと正極性ピーク・ベース切換
信号Sw1 とをピーク電流幅周波数制御信号Ｄf1 によっ
て切り換えて正逆極性ピーク切換信号Sw2 を出力する。
極性判別制御回路ＰＪは、正極性電流通電制御信号Ｄf2
を入力して、溶接電流の極性を切り換える極性制御信
号Ｐｊを極性切換回路ＰＳ２に出力する。

【０１１２】直流電流・交流パルス切換回路ＳＷ３は正
極性直流電流通電期間Ｔ２に正極性直流電流設定信号Ｉ
en を入力して直流電流制御信号Pf1 を出力し、次に交
流パルス電流通電期間Ｔ１に正逆極性ピーク切換信号Sw
2 を入力して交流パルス制御信号Ｐf2 を溶接出力制御
回路ＰＳ１に出力する。

【０１１４】（装置の実施例２…図１７の説明）図１７
は、図６に示す本発明の溶接方法を実施する溶接装置の
実施例のブロック図であって、アーク電圧を入力してピ
ーク電流幅を制御するピーク電流幅制御方式の溶接装置
の実施例のブロック図である。

【０１１６】図１７において、図１６のブロック図と同
一機能の回路及び信号は、図１６と同一の符号を付して
説明を省略する。図１６の実施例では、パルス周波数制
御回路ＶＦが、アーク電圧制御信号Ｃm2を入力して、パ
ルス周波数制御信号Ｖｆを出力し、ピーク電流幅周波数
信号発生回路ＤＦ１が、ピーク電流幅設定信号Ｔｐとパ
ルス周波数制御信号Ｖｆとからなるピーク電流幅周波数
制御信号Ｄf1を出力したが、図１７のブロック図では、
ピーク電流幅制御回路ＶＰがアーク電圧制御信号Ｃm2を
入力して、ピーク電流幅を制御するピーク電流幅制御信
号Ｖｐを出力し、ピーク電流幅周波数信号発生回路ＤＦ
１が、ピーク電流幅制御信号Ｖｐとパルス周波数を設定
する信号を出力するパルス周波数設定信号Ｆｐとからな
るピーク電流幅周波数制御信号Ｄf1を出力している。

【０１１８】

【発明の効果】本発明の交流パルスマグ溶接方法は、次
の効果を有する。 （１）短絡移行をさせないで、不活性ガスにスプレー移
行が維持できる範囲の酸化性ガス又は酸素を混合したシ
ールドガスを供給し、溶接電流を小にしてもアークの安
定性を維持することができるパルスマグ溶接をすること
によって、スパッタの発生を防止する。 （２）ワイヤ先端の発熱量が逆極性期間よりも小となる
正極性期間を有する交流パルス電流を使用して、被溶接
材に加わる入熱を少なくすることによって、板厚が薄い
被溶接物であっても溶け落ちが生じないようにし、さら
に、溶融池の過度な温度上昇を防止する。 （３）溶滴の移行回数を小にしてアーク長を小にする期
間と溶滴の移行回数を大にしてアーク長を大にする期間
とを周期的に変化させアーク長を大きく変化させて溶融
池を攪拌することによって、ブローホールの原因となる
気泡を溶融池から外部へ積極的に放出させる。

【０１２０】請求項４の交流パルスマグ溶接方法は、本
発明の交流パルスマグ溶接方法の効果に加えてさらに次
の効果を有する。 （１）溶滴の移行回数を小にしてアーク長を小にする期
間と溶滴の移行回数を大にしてアーク長を大にする期間
とを周期的に変化させることによって、亜鉛蒸気を溶融
池から外部へ積極的に放出させる。 （２）ワイヤ先端の発熱量が逆極性期間よりも小となる
正極性期間を有する交流パルス電流を使用することによ
って、溶融池の過度な温度上昇及び溶接継手近傍の亜鉛
の蒸発範囲拡大を防止する。 （３）不活性ガスにスプレー移行が維持できる範囲の酸
化性ガス又は酸素を混合したシールドガスを供給して見
かけのアーク長を変化させて、溶融池を攪拌することに
よって気泡を大気に放出させて、ブローホールの発生を
防止するとともに、酸化性ガス又は酸素の熱分解によっ
て発生した酸素と亜鉛との酸化亜鉛を形成して亜鉛の昇
華を抑制して亜鉛メッキ鋼板の防錆作用の喪失を小にす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の交流パルスマグアーク溶接方法
により溶融部にブローホールが発生した状態を示す図で
ある。

【図２】図２は、従来の交流パルスマグアーク溶接方法
により溶融部が爆発現象を起こしたときの状態を示す図
である。

【図３】図３は、本発明者等が出願した従来技術（特開
平４−３３３６８）の第１パルス電流群と第２パルス電
流群とを周期的に切り換えたパルスマグアーク溶接方法
を実施する溶接電流波形を示す図である。

【図４】図４は、本発明の溶接方法において、アーク長
を変化させたときのアークの広がりの変化を示す説明図
である。

【図５】図５（Ａ）乃至（Ｄ）は、見かけのアーク長を
変化させて本発明の溶接方法によってブローホールの発
生を防止する説明図である。

【図６】図６（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の交流パルス
マグ溶接方法に適用する正極性パルス電流ＩＰＳと逆極
性パルス電流ＩＰＲとから成る交流パルス電流ＡＣＰと
正極性直流電流ＤＣＳとを、切換周期（Ｔ１＋Ｔ２）で
切り換えて通電する溶接電流の説明図である。

【図７】図７は、直径１．２［mm］のアルミニウム合金
ワイヤを使用して、正極性直流電流ＤＣＳと交流パルス
電流ＡＣＰとを周期的に切り換えてマグ溶接したとき、
ピーク電流通電時間Ｔｐとピーク電流値Ｉｐとの関係に
対する溶滴移行形態を示す説明図である。

【図８】図８は、正極性直流電流ＤＣＳと交流パルス電
流ＡＣＰとを周期的に切り換えてマグ溶接したときの正
極性電流通電時間Ｔpen ［ms］（横軸）と正極性電流値
Ｉpen ［Ａ］（縦軸）との関係において、ピーク電流に
同期して溶滴が移行する範囲を示す図である。

【図９】図９は、切換周波数Ｆが０．５乃至３０［Ｈ
ｚ］の範囲でワイヤ送給速度とワイヤ溶融速度とがバラ
ンスして、溶滴移行を伴わないでアークが安定する範囲
を示した正極性直流電流適正範囲図である。

【図１０】図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ本発明
の溶接方法の溶接電流波形を示す図及び溶滴移行の時間
的経過を示す図である。

【図１１】図１１は、前述した図７（Ａ）に示す交流パ
ルス電流波形を通電して、溶融池振幅ＰＷ［ｍｍ］（横
軸）と溶接長５０［ｍｍ］の間に発生したブローホール
数ＢＮ［個／ｍｍ］（縦軸）との関係を示す図である。

【図１２】図１２は、図６（Ａ）に示す波形の溶接電流
を通電して、切換周波数Ｆ［Ｈｚ］（横軸）と溶融池振
幅ＰＷ［ｍｍ］（縦軸）との関係を示す図である。

【図１３】図１３は、図１１と同一溶接条件で溶接した
ときの切換周波数Ｆ［Ｈｚ］（横軸）と溶接長５０［ｍ
ｍ］の間に発生したブローホール数ＢＮ［個／ｍｍ］
（縦軸）との関係を示す図である。

【図１４】図１４は、アルゴンガス８０％と炭酸ガス２
０％とを混合したガスをシールドガス中で、溶接したと
き、溶接長５０［ｍｍ］の間に発生したブローホール数
ＢＮ［個／５０ｍｍ］（縦軸）と見かけのアーク長の変
化値Ｌｅ［ｍｍ］（横軸）との関係を示す図である。

【図１５】図１５は、溶融池の振幅が０．５［ｍｍ］以
上得られる切換周波数Ｆ［Ｈｚ］（横軸）と見かけのア
ーク長の変化値Ｌｅ［ｍｍ］（縦軸）との関係を示す図
である。

【図１６】図１６は、図６に示す本発明の溶接方法を実
施する溶接装置の実施例のブロック図であって、アーク
電圧を入力してパルス周波数を制御するパルス周波数制
御方式の溶接装置の実施例のブロック図である。

【図１７】図１７は、図６に示す本発明の溶接方法を実
施する溶接装置の実施例のブロック図であって、アーク
電圧を入力してピーク電流幅を制御するピーク電流幅制
御方式の溶接装置の実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１ 消耗電極 １ａ （第１の）消耗電極先端 １ｂ （第２の）消耗電極先端 １ｄ 溶滴 ２ 被溶接材 ２ｂ 溶融池 ２ｅ 溶接ビード ３ アーク ４ａ 給電チップ先端 ５ シールドガスノズル ７ 気泡 Ｚｎ Ｚｎ蒸気 ＡＣ 商用電源 ＡＣＰ 交流パルス電流 ＣＭ１ ワイヤ送給速度比較回路 Ｃm1 ワイヤ送給速度制御信号 ＣＭ２ アーク電圧比較回路 Ｃm2 アーク電圧制御信号 Ｄ ピーク電流通電周期 Ｄ１ 第１パルス電流郡のピーク電流通電周期 Ｄ２ 第２パルス電流郡のピーク電流通電周期 ＤＣＳ 正極性直流電流 ＤＦ１ ピーク電流幅周波数信号発生回路 Ｄf1 ピーク電流幅周波数制御信号 ＤＦ２ 正極性電流通電制御信号発生回路 Ｄf2 正極性電流通電制御信号 ＤＴ 通電比率設定回路 Ｄｔ 通電比率設定信号 ＦＴ 通電期間切換周波数回路 Ｆｔ 通電期間切換周波数信号 ＦＰ パルス周波数設定回路 Ｆｐ パルス周波数設定信号 ＨＬ 通電期間切換信号発生回路 Ｈｌ 通電期間切換信号 ＩＢ ベース電流設定回路 Ｉｂ ベース電流値／ベース電流設定信号 Ｉb1 第１パルス電流郡のベース電流値／ベース電流
設定信号 Ｉb2 第２パルス電流郡のベース電流値／ベース電流
設定信号 ＩＰＥＮ 正極性電流設定回路 Ｉpen 正極性電流値／正極性電流設定信号 Ｉen 正極性直流電流値／正極性直流電流設定信号 Ｉｍ 溶接電流設定信号 ＩＰ ピーク電流設定回路 Ｉｐ （逆極性の）ピーク電流値／（逆極性の）ピー
ク電流設定信号 Ｉp1 （逆極性の）第１パルス電流郡のピーク電流値
／（逆極性の）ピーク電流設定信号 Ｉp2 （逆極性の）第２パルス電流郡のピーク電流値
／（逆極性の）ピーク電流設定信号 ＩＰＲ 逆極性パルス電流 ＩＰＳ 正極性パルス電流 Ｌｍ （第１の）ワイヤ突き出し長 Ｌｎ （第２の）ワイヤ突き出し長 Ｌｒ （第１の）最短距離のアーク長 Ｌｔ （第２の）最短距離のアーク長 Ｐ ピーク電流 ＰＣ１ 第１パルス電流群 ＰＣ２ 第２パルス電流群 Ｐf1 直流電流制御信号 Ｐf2 交流パルス制御信号 ＰＪ 極性判別制御回路 Ｐｊ 極性制御信号 ＰＳ１ 溶接出力制御回路 ＰＳ２ 極性切換回路 ＳＷ１ 正極性ピーク・ベース切換回路 Ｓw1 正極性ピーク・ベース切換信号 ＳＷ２ 正逆極性ピーク切換回路 Ｓw2 正逆極性ピーク切換信号 ＳＷ３ 直流電流・交流パルス切換回路 Ｔ１ 交流パルス電流通電期間 Ｔ２ 正極性直流電流通電期間 ＴＰＥＮ 正極性電流通電時間設定回路 Ｔpen 正極性電流通電時間／正極性電流通電時間設
定信号 ＴＰ ピーク電流幅設定回路 Ｔｐ ピーク電流通電時間／ピーク電流幅設定信号 Ｔp1 第１パルス電流郡のピーク電流通電時間／ピー
ク電流幅設定信号 Ｔp2 第２パルス電流郡のピーク電流通電時間／ピー
ク電流幅設定信号 ＶＰ ピーク電流幅制御回路 Ｖｐ ピーク電流幅制御信号 ＶＤ アーク電圧検出回路 Ｖｄ アーク電圧検出信号 ＶＦ パルス周波数制御回路 Ｖｆ パルス周波数制御信号 ＶＳ アーク電圧設定回路 Ｖｓ アーク電圧設定信号 ＷＣ ワイヤ送給制御回路 Ｗｃ ワイヤ送給制御信号 ＷＤ ワイヤ送給速度検出回路 Ｗｄ 送給速度検出信号 ＷＭ ワイヤ送給モータ ＷＲ 送給ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 9/16 Ｂ２３Ｋ 9/16 Ｊ 9/23 9/23 Ｚ Ｈ０２Ｍ 9/00 Ｈ０２Ｍ 9/00 Ｂ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被溶接材と消耗電極とに、直流電流とパ
   ルス電流とを周期的に切り換えた溶接電流を通電し、不
   活性ガスにスプレー移行が維持できる範囲の酸化性ガス
   又は酸素を混合したシールドガスを供給して溶接する交
   流パルスマグ溶接方法において、消耗電極を予め設定し
   た一定のワイヤ送給速度で送給し、溶滴を離脱させるこ
   とができない値で且つ給電チップに至るバーンバックが
   発生しない値の正極性直流電流と溶滴を離脱させること
   ができる値の交流パルス電流とを周期的に切り換えてア
   ーク長を変化させ、スプレー移行溶接する交流パルスマ
   グ溶接方法。
2. 【請求項２】 被溶接材と消耗電極とに、直流電流とパ
   ルス電流とを周期的に切り換えた溶接電流を通電し、不
   活性ガスにスプレー移行が維持できる範囲の酸化性ガス
   又は酸素を混合したシールドガスを供給して溶接する交
   流パルスマグ溶接方法において、消耗電極を予め設定し
   た一定のワイヤ送給速度で送給し、正極性直流電流を溶
   滴が離脱することができない値で且つ給電チップに至る
   バーンバックが発生しない範囲の電流値に設定してお
   き、交流パルス電流の逆極性期間中のピーク電流値、ピ
   ーク電流通電周期、ピーク電流通電時間及びベース電流
   値と交流パルス電流の正極性期間中の正極性電流及び正
   極性電流通電時間とを、正極性直流電流によって形成さ
   れた溶融球を離脱させ、続いて複数パルス１溶滴移行又
   は１パルス１溶滴移行となる値に設定して、給電チップ
   先端と消耗電極先端とのワイヤ突き出し長を変化させ
   て、消耗電極先端と被溶接材表面とのアーク長を周期的
   に切り換えて通電して、スプレー移行溶接する交流パル
   スマグ溶接方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の被溶接材が表面処理金
   属材又は不純物付着金属材であって、見かけのアーク長
   を変化させて、溶融池を攪拌することによって気泡を大
   気に放出させて、ブローホールの発生を防止した、スプ
   レー移行溶接する交流パルスマグ溶接方法。
4. 【請求項４】 請求項３の被溶接材が亜鉛メッキ鋼板で
   あって、見かけのアーク長を変化させて、溶融池を攪拌
   することによって気泡を大気に放出させて、ブローホー
   ルの発生を防止するとともに、酸化性ガス又は酸素の熱
   分解によって発生した酸素と亜鉛との酸化亜鉛を形成し
   て亜鉛の昇華を抑制して亜鉛メッキの防錆作用の低下を
   小にした、スプレー移行溶接する交流パルスマグ溶接方
   法。
5. 【請求項５】 被溶接材と消耗電極とに、直流電流とパ
   ルス電流とを周期的に切り換えた溶接電流を通電し、不
   活性ガスにスプレー移行が維持できる範囲の酸化性ガス
   又は酸素を混合したシールドガスを供給して溶接する交
   流パルスマグ溶接方法において、消耗電極を予め設定し
   た一定のワイヤ送給速度で送給するワイヤ送給制御回路
   と、正極性電流を設定する正極性電流設定信号及び正極
   性電流通電時間を設定する正極性電流通電時間設定信号
   から定まる正極性パルス電流とピーク電流を設定するピ
   ーク電流設定信号及びピーク電流通電時間を設定するピ
   ーク電流幅設定信号及びベース電流を設定するベース電
   流設定信号から定まる逆極性パルス電流とを繰り返すピ
   ーク電流通電周期を制御するパルス周波数制御信号を出
   力するパルス周波数制御回路と、正極性直流電流通電期
   間と交流パルス電流通電期間とを切り換える通電期間切
   換信号を出力する通電期間切換信号発生回路と、正極性
   パルス電流と逆極性パルス電流とをパルス周波数制御信
   号で定まる周波数で繰り返す交流パルス電流と正極性直
   流電流設定信号で定まる正極性電流とを通電期間切換信
   号によって周期的に切り換える直流電流・交流パルス切
   換回路とから成るスプレー移行用交流パルスマグ溶接装
   置。
6. 【請求項６】 被溶接材と消耗電極とに、直流電流とパ
   ルス電流とを周期的に切り換えた溶接電流を通電し、不
   活性ガスにスプレー移行が維持できる範囲の酸化性ガス
   又は酸素を混合したシールドガスを供給して溶接する交
   流パルスマグ溶接方法において、消耗電極を予め設定し
   た一定のワイヤ送給速度で送給するワイヤ送給制御回路
   と、正極性電流を設定する正極性電流設定信号及び正極
   性電流通電時間を設定する正極性電流通電時間設定信号
   から定まる正極性パルス電流とピーク電流を設定するピ
   ーク電流設定信号及びピーク電流通電時間を制御するピ
   ーク電流幅制御信号及びベース電流を設定するベース電
   流設定信号から定まる逆極性パルス電流とを繰り返すピ
   ーク電流通電周期を設定してパルス周波数設定信号を出
   力するパルス周波数設定回路と、正極性直流電流通電期
   間と交流パルス電流通電期間とを切り換える通電期間切
   換信号を出力する通電期間切換信号発生回路と、正極性
   パルス電流と逆極性パルス電流とをパルス周波数設定信
   号で設定した周波数で繰り返す交流パルス電流と正極性
   直流電流設定信号で定まる正極性直流電流とを通電期間
   切換信号によって周期的に切り換える直流電流・交流パ
   ルス切換回路とから成るスプレー移行用交流パルスマグ
   溶接装置。
7. 【請求項７】 被溶接材と消耗電極とに、直流電流とパ
   ルス電流とを周期的に切り換えた溶接電流を通電し、不
   活性ガスにスプレー移行が維持できる範囲の酸化性ガス
   又は酸素を混合したシールドガスを供給して溶接する交
   流パルスマグ溶接方法において、消耗電極を予め設定し
   た一定のワイヤ送給速度で送給するワイヤ送給制御回路
   と、アーク電圧を設定するアーク電圧設定信号を出力す
   るアーク電圧設定回路と、アーク電圧設定信号とアーク
   電圧検出信号とを入力してその差のアーク電圧制御信号
   を出力するアーク電圧比較回路と、ピーク電流通電時間
   を設定してピーク電流幅設定信号を出力するピーク電流
   幅設定回路と、正極性電流通電時間を設定する正極性電
   流通電時間設定信号を出力する正極性電流通電時間設定
   回路と、正極性電流を設定する正極性電流設定信号を出
   力する正極性電流設定回路と、ベース電流を設定するベ
   ース電流設定信号を出力するベース電流設定回路と、ピ
   ーク電流を設定するピーク電流設定信号を出力するピー
   ク電流設定回路と、アーク電圧制御信号に対応して、正
   極性電流設定信号及び正極性電流通電時間設定信号から
   定まる正極性パルス電流とピーク電流設定信号及びベー
   ス電流設定信号から定まる逆極性パルス電流とを繰り返
   すピーク電流通電周期を制御するパルス周波数制御信号
   を出力するパルス周波数制御回路と、正極性直流電流通
   電期間と交流パルス電流通電期間とを切り換える通電期
   間切換信号を出力する通電期間切換信号発生回路と、正
   極性パルス電流と逆極性パルス電流とをパルス周波数制
   御信号で定まる周波数で繰り返す交流パルス電流と正極
   性直流電流設定信号で定まる正極性直流電流とを通電期
   間切換信号によって周期的に切り換える直流電流・交流
   パルス切換回路とから成るスプレー移行用交流パルスマ
   グ溶接装置。
8. 【請求項８】 被溶接材と消耗電極とに、直流電流とパ
   ルス電流とを周期的に切り換えた溶接電流を通電し、不
   活性ガスにスプレー移行が維持できる範囲の酸化性ガス
   又は酸素を混合したシールドガスを供給して溶接する交
   流パルスマグ溶接方法において、消耗電極を予め設定し
   た一定のワイヤ送給速度で送給するワイヤ送給制御回路
   と、アーク電圧を設定するアーク電圧設定信号を出力す
   るアーク電圧設定回路と、アーク電圧設定信号とアーク
   電圧検出信号とを入力してその差のアーク電圧制御信号
   を出力するアーク電圧比較回路と、アーク電圧制御信号
   に対応して、ピーク電流通電時間を制御するピーク電流
   幅制御信号を出力するピーク電流幅制御回路と、正極性
   電流を設定する正極性電流設定信号を出力する正極性電
   流設定回路と、ベース電流を設定するベース電流設定信
   号を出力するベース電流設定回路と、ピーク電流を設定
   するピーク電流設定信号を出力するピーク電流設定回路
   と、正極性電流を設定する正極性電流設定信号及び正極
   性電流通電時間を設定する正極性電流通電時間設定信号
   から定まる正極性パルス電流とピーク電流を設定するピ
   ーク電流設定信号及びピーク電流幅制御信号及びベース
   電流を設定するベース電流設定信号から定まる逆極性パ
   ルス電流とを繰り返すピーク電流通電周期を設定してパ
   ルス周波数設定信号を出力するパルス周波数設定回路
   と、正極性直流電流通電期間と交流パルス電流通電期間
   とを切り換える通電期間切換信号を出力する通電期間切
   換信号発生回路と、正極性パルス電流と逆極性パルス電
   流とをパルス周波数設定信号で設定した周波数で繰り返
   す交流パルス電流と正極性直流電流設定信号で定まる正
   極性直流電流とを通電期間切換信号によって周期的に切
   り換える直流電流・交流パルス切換回路とから成るスプ
   レー移行用交流パルスマグ溶接装置。